Tài liệu PHƯƠNG PHÁP TÍNH NHANH HIỆU SUẤT CỦA PHẢN ỨNG CRACKINH doc

PHƯƠNG PHÁP TÍNH NHANH HIỆU SUẤT CỦA PHẢN ỨNG CRACKINH LƯU HUỲNH VẠN LONG Trường THPT Thanh Hòa – Huyện Bù Đốp Tỉnh Bình Phước I- CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bài toán tính hiệu suất của phản ứn

PHƯƠNG PHÁP TÍNH NHANH HIỆU SUẤT CỦA

PHẢN ỨNG CRACKINH

LƯU HUỲNH VẠN LONG Trường THPT Thanh Hòa – Huyện Bù Đốp

Tỉnh Bình Phước

I- CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Bài toán tính hiệu suất của phản ứng crackinh ankan là một dạng bài tập khó đối với học sinh Học sinh thường rất lúng túng khi gặp bài toán này và thường giải rất dài dòng không cần thiết Vậy để làm tốt vấn đề này, chúng ta cần phải tìm hiểu rõ bản chất của phản ứng crackinh ankan và đề ra phương pháp giải nhanh phù hợp với hình thức thi trắc nghiệm hiện nay:

Dưới tác dụng của nhiệt độ cao và xúc tác thích hợp thì ankan có thể xảy ra nhiều loại phản ứng crackinh sau:

Ankan ⎯⎯→ Ankan + anken t C o [1]

VD: CnH2n+2

o

t C

⎯⎯→ CmH2m+2 + Cn-mH2(n-m)

Ankan ⎯⎯→ t C o Anken + H 2 [2]

VD: CnH2n+2 ⎯⎯→ t C o CnH2n + H2

Ankan ⎯⎯→ Ankin + 2Ht C o 2 [3]

VD: CnH2n+2

o

t C

⎯⎯→ CnH2n-2 + 2H2

Đặc biệt: 2CH4

o

1500 C lln

⎯⎯⎯→ C2H2 + 3H2 [4]

Giả sử ta có sơ đồ sau:

Hỗn hợp ankan X ⎯⎯→t Co Hỗn hợp khí Y

Ta thấy trong các phản ứng crackinh trên thì số mol khí sau phản ứng luôn tăng nên: nX < nY

Mặt khác theo ĐLBTKL : mX = mY nên suy ra MX >MY

Từ đó: dX/Y =

X

Y

m

M

n

X Y

Viết gọn lại: dX/Y = Y

X

n

M

n M

X Y

= = [5]

Dựa vào biểu thức ta tính được nY, từ đó tính Hiệu suất phản ứng

Nhận xét :

* Dựa vào hệ số phản ứng của các phản ứng [1], [2], [4] ta rút ra kết quả quan trọng:

“Thể tích (hay số mol) khí tăng sau phản ứng bằng thể tích( hay số mol) ankan tham gia

phản ứng crackinh” [6]

** Trong tính toán ta thường dùng phương pháp tự chọn lượng chất xem như hỗn hợp ban đầu là 1 mol

*** Từ các kết quả trên ta có thể áp dụng làm một số dạng Bài tập liên quan đến phản ứng crackinh

II- BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Nhiệt phân CH4 thu được hỗn hợp X gồm C2H2, CH4 và H2 Tỷ khối hơi so với H2

bằng 5 Hiệu suất quá trình nhiệt phân là:

Hướng dẫn giải

Giả sử ban đầu có 1 mol CH4

2CH4 ⎯⎯ → C2H2 + 3H2

Trước pư: 1mol

Pư: x(mol) 0,5x 1,5x

Sau pư: 1 – x 0,5x 1,5x ∑mol = 1 + x

Dựa vào [5] ta có: X X

n

Hiệu suất = 0,6 *100% 60%

* Ta có thể giải nhanh bài toán này dựa vào nhận xét [6]:

mX = 16 g → nX = 16 1,6( )

5*2= mol → H = 1,6 1*100% 60%

1

Bài 2: Nhiệt phân 8,8 gam C3H8, giả sử xảy ra hai phản ứng sau:

C3H8

o

t C

⎯⎯→ CH4 + C2H4

C3H8

o

t C

⎯⎯→ C3H6 + H2

Ta thu được hỗn hợp X, biết MX = 23,16 Hiệu suất của phản ứng nhiệt phân trên là:

Hướng dẫn giải

n

Dựa vào [6] → H = 0,38 0,2 *100% 90%

0,2

Bài 3: Crackinh C4H10 được hỗn hợp chỉ gồm 5 hiđrocacbon có M=36,25vC

Hiệu suất phản ứng crackinh là :

Hướng dẫn giải

Xét 1 mol C4H10

Dựa vào [5] → 58 nY nY 1,6( )

36,25 = 1 ⇒ = mol

Dựa vào [6] → H = 1,6 1*100% 60%

1

Chọn A Bài 4: Crackinh V lit C4H10 thu được 35 lit hỗn hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C3H6, C4H8 và một phần C4H10 chưa bị crackinh Cho hỗn hợp A đi qua từ từ qua bình đựng brom dư thấy thể tích còn lại 20 lit Tính hiệu suất của phản ứng crackinh:

Hướng dẫn giải

Đặt x, y, z, t lần lượt là thể tích C3H6, C2H4, C4H8, C4H10 dư:

C4H10 ⎯⎯→ t C o CH4 + C3H6

x x x

C4H10 ⎯⎯→ t C o C2H6 + C2H4

C4H10

o

t C

⎯⎯→ C4H8 + H2

Khi dẫn hỗn hợp đi qua dung dịch brom thì anken bị giữ lại còn H2 , CH4, C2H6 và C4H10 dư thoát ra:

Mặt khác: V(C4H10 ban đầu) = V(C4H10 pư) + V C4H10 còn lại = x + y + z + t = 20 (2)

Từ (1) và (2) → t = 5

H = 15 *100% 75%

Bài 5: Crackinh 560 lit C4H10 thu được 1036 lit hỗn hợp khí X khác nhau Biết các thể tích khí đều đo ở đktc Hiệu suất phản ứng crackinh là:

Hướng dẫn giải

Theo [6] → H = 1036 560 *100% 85%

560

Bài 6: Hỗn hợp khí A gồm etan và propan có tỷ khối so với H2 là 20,25 được nung trong bình với chất xúc tác để thực hiện phản ứng đề hiđro hóa Sau một thời gian thu được hỗn hợp khí B có tỷ khối so với H2 là 16,2 gồm các ankan, anken và hiđro Tính hiệu suất phản ứng đề hiđro hóa biết rằng tốc độ phản ứng của etan và propan là như nhau ?

Hướng dẫn giải

MA =20,25.2 40,5 ; M= B =16,2.2 32,4=

Xét số mol hỗn hợp A là 1 mol:

n

Dựa vào [6] → H = 1,25 1*100% 25%

1

−

Bài 7: Thực hiện phản ứng crackinh 11,2 lit hơi isopentan (đktc) thu được hỗn hợp A chỉ

gồm các ankan và anken Trong hỗn hợp A có chứa 7,2 gam một chất X mà khi đốt cháy thì thu được 11,2 lit CO2 (đktc) và 10,8 gam H2O Hiệu suất của phản ứng crackinh là:

Hướng dẫn giải

5 12

C H

n ban đầu = 11,2 0,5( )

22,4= mol

Đốt cháy X → được nH O CO 2 = 10,8 0,6( ) > n 2 = 11,2 0,5( )

18 = mol 22,4= mol → X là ankan

Do đó: nX = 0,6 – 0,5 = 0,1 (mol) → MX = 7,2 72

0,1= = 14n + 2 → n = 5 (C5H12)

H = 5 12

5 12

C H pư

C H ban đầu

−